Bi-2223厚膜の目標膜厚を確保するために、プロセスは材料収縮の精密な計算に依存します。後処理中に膜厚が約50％減少するため、初期のスプレーコーティングは、目標とする最終膜厚の約2倍の体積で適用する必要があります。
膜厚制御の核心メカニズムは、緻密化を予測することです。Bi-2223膜は、焼結およびコールドアイソスタティックプレス（CIP）後に初期サイズの約半分に収縮します。したがって、初期の堆積量は、この予測可能な損失を補償するために、意図的に最終目標の200％に設定されます。
膜厚補償のメカニズム
収縮率
Bi-2223厚膜は、製造サイクル中に大幅な物理的変化を経験します。
高温の焼結とコールドアイソスタティックプレス（CIP）処理の組み合わせにより、材料は急速に緻密化します。
これらの処理の結果、膜は通常、初期膜厚の約半分に収縮します。
初期堆積量の校正
最終製品が仕様を満たすことを保証するために、スプレーコーティングプロセスでは厳密に定義された補償比率が使用されます。
オペレーターは、初期のスプレーコーティング量を、目標とする最終膜厚の約2倍に設定する必要があります。
この事前の体積調整は、熱処理と圧力処理による収縮に対抗するために使用される主要な制御方法です。
プロセスの能力と考慮事項
高い制御性
体積の劇的な変化にもかかわらず、スプレーコーティングは高い膜厚制御性を提供するため、好まれています。
収縮率は十分に一貫しているため、初期投入量を管理することで最終結果を正確に予測できます。
実用的な要件の満たす
この補償方法は、堅牢な膜層を必要とするアプリケーションに不可欠です。
たとえば、実用的な要件で最終膜厚が500μm以上であることが規定されている場合、プロセスではその目標よりも大幅に大きい初期コーティング膜厚が必要です。
この2:1の過剰塗布がないと、膜は実用的な有用性のために必要な閾値を下回って緻密化します。
目標達成のための適切な選択
これを製造プロセスに適用するには、予測される緻密化に基づいて初期パラメータを計画する必要があります。
- 特定の最終寸法を達成することが主な焦点である場合：初期スプレーパラメータを設定して、目標膜厚の正確に200％の層を堆積させます。
- プロセスの安定性が主な焦点である場合：焼結およびCIPパラメータの一貫した適用を保証します。これらのパラメータの変動は収縮率を変更し、初期体積計算を無効にするためです。
Bi-2223膜の信頼性の高い膜厚は、収縮を防ぐことによって達成されるのではなく、焼結プロセスが開始される前に数学的に補償することによって達成されます。
概要表：
| 製造段階 | 膜厚比率 | 物理的効果 |
|---|---|---|
| 初期スプレーコーティング | 200％（目標の2倍） | 高体積堆積 |
| 焼結とCIP | 50％減少 | 急速な緻密化と固化 |
| 最終Bi-2223膜 | 100％（目標） | 仕様を満たす（例：500μm以上） |
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参考文献
- Michiharu Ichikawa, Toshiro Matsumura. Characteristics of Bi-2223 Thick Films on an MgO Substrate Prepared by a Coating Method.. DOI: 10.2221/jcsj.37.479
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
